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对二甲苯(PX)是制备对苯二甲酸的重要原料,近年来随着聚酯工业的快速发展,对二甲苯的需求迅速增长,而且煤化工产品普遍存在产能过剩和同质化严重的问题,因此开发煤基甲醇合成二甲苯的新技术不仅可以解决对二甲苯短缺问题,还可以解决甲醇过剩问题。本文研究了煤基甲醇制对二甲苯工艺过程中传统精馏序列与分隔壁塔分离工艺的多目标优化以及全系统的技术经济性分析和全生命周期评价。1.针对煤基甲醇合成二甲苯技术中面临分离过程能耗高的难题,本文基于甲醇芳构化技术,利用Aspen Plus与Matlab的交互链接,对非芳烃、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯的分离过程开展了多目标优化研究工作。采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以苯-甲苯收率、二甲苯收率、年度总费用和能耗指标作为四个目标函数,分别针对传统双塔精馏序列工艺和分隔壁塔精馏工艺进行了多目标优化,发现回流比对年度总费用的影响最明显。在满足约束条件的前提下,基于最低的年度总费用对两个分离工艺进行了比较。结果表明,分隔壁塔工艺较双塔精馏序列工艺的最低年度总费用低7.7%,换热器花费低16.1%,能耗指标低26.3%。分隔壁塔工艺成本少、能耗低,具有环保、绿色、可持续性的优势。2.针对两条煤基甲醇制对二甲苯工艺路线(MTP-I、MTP-II)的技术经济和全生命周期进行了分析,比较了两条路线的能效、单位投资、产品生产成、绿色度和全生命周期成本。在研究过程中提出了基于绿色度的全生命周期成本模型。结果显示MTP-I工艺路线和MTP-II工艺路线的产品生产成本对比为7481.0 RMB/t PX<9691.2RMB/t PX,全生命周期成本对比为11924.1 RMB/t PX<16086.0 RMB/t PX,绿色度对比为31869.6gd/t PX>49242.9gd/t PX,MTP-I工艺路线在产品生产成本和全生命周期成本方面显示出更多优势,MTP-I工艺路线在生产中绿色度更高、更环保。即从经济角度看,MTP-I工艺是替代当前生产PX方式的最合适选择,但从环境角度看,MTP-II工艺却是最佳的可持续替代路线。